2019 Fiscal Year Annual Research Report
弾性表面波を用いたゲート駆動回路の高性能化と次世代マルチレベルインバータへの応用
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18H01432
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
五箇 繁善 首都大学東京, システムデザイン研究科, 准教授 (80305416)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 圭二 首都大学東京, システムデザイン研究科, 准教授 (00326018)
垣尾 省司 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (70242617)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 次世代インバータ / ゲート駆動回路 / SAWフィルタ / 多重通信 / ワイドギャップ半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，次世代電力変換回路の多重化・高信頼化を実現するために，提案している「弾性表面波(SAW)を用いたゲート駆動回路」の高性能化とマルチレベルインバータへの適用を行い，提案法の実現可能範囲を明らかにすることである． SAWフィルタを用いることでゲート駆動回路に必要となる「電気的絶縁」，「信号多重化」，「高温動作」を可能とするが，本年度は，実現化を目指し本提案法で一番重要なSAWフィルタの特性改善に関して引き続き研究を行った．具体的な研究内容は，①一方向性SAWフィルタの電極構造改善，②一方向性SAWフィルタの耐電力試験であり，得られた研究実績を下記に示す．
①一方向性電極の材料として，昨年度に高い反射率を得るべく質量の大きなPtを用いたが，櫛型電極の電気抵抗起因による伝送損失増大化が明らかとなったため，電極構造の検討を行った．改善策として，Pt電極上に電気抵抗率の小さなAlを成膜することで電極抵抗の低減化を試みた．その結果，作製した全周波数帯域のSAWフィルタに対して顕著な改善が確認され，特に電極面積の大きな低周波帯域では等価抵抗が1/9以下になり大幅な低減効果が確認できた．
②新たな電極構造で作製した一方向性SAWフィルタに対して耐電力試験を行った．通過周波数300～960MHzの12種，またSiO2皮膜が1および2μmの計24種類を作製・評価した．耐電力試験からは，300～550MHzの低周波側の特性が良好な事（挿入損失3dB以下）と，通過周波数の上昇に伴う伝送損失の増加傾向が確認できた． SAWフィルタ出力側で計測した伝送電力量は，おおむね全周波数帯域で目標値である100mWを上回り，500mW以上となる設計が低周波数側に5種類あることも確認できた．以上の結果より，一方向性SAWフィルタのみで電力供給とゲート駆動信号伝送の両立が可能であるとの指針を得た．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究で最も需要なSAWフィルタの特性改善に関して非常に良好な研究結果が得られており，研究計画として順調に進捗している状況と言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き作製した一方向性SAWフィルタに関する詳細な評価計測（高温動作耐性，耐絶縁性能など）を行う．また，インバータへの実装実験を行い，実現可能範囲を明らかにしていく予定である．
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Research Products
(3 results)
